Az egykori galvanométert Johann Schweigger vezette be 1820-ban. A készülék fejlesztését Andre Marie Ampere is végezte. Az előbbi kialakítások fokozták a mágneses mező hatását, amelyet az áram sok huzalfordulás révén fejlesztett ki. Tehát ezeket az eszközöket ugyanúgy szorzónak hívták, mint szinte hasonló felépítésük miatt. De a kifejezés galvanométer 1836-ra nagyobb népszerűségnek örvendett. Aztán számos fejlesztéssel és előrehaladással különféle típusú galvanométerek jöttek létre. És az egyik típus a „Ballistic Galvanometer”. Ez a cikk világosan elmagyarázza működési elvét, felépítését, alkalmazási lehetőségeit és előnyeit.
Mi az a ballisztikus galvanométer?
A ballisztikus galvanométer az az eszköz, amelyet a mágneses fluxusból kialakuló töltés áramlásának értékelésére használnak. Ez az eszköz egyfajta érzékeny galvanométer, amelyet tükör-galvanométernek is neveznek. A mérőgalvanométer általános típusával ellentétben a készülék mozgó szakasza inerciásabb momentumot tart fenn, így hosszú időtartamú oszcillációt biztosít. Valóban integrátorként működik, és kiszámítja a belőle kijuttatott töltés mennyiségét. Ez lehet akár mozgó mágnes, akár mozgó tekercs.
Működési elv
A ballisztikus galvanométer működik az, hogy méri a mágneses tekercsen átfolyó töltés mennyiségét, ahol ez elindítja a tekercs mozgását. Ha a tekercsen töltés áramlik, ez növeli a jelenlegi érték a tekercsben keletkező nyomaték miatt, és ez a kialakult nyomaték rövidebb ideig működik.
Ballisztikus galvánmérő felépítése
Az idő és a nyomaték eredménye erőt ad a tekercsnek, majd a tekercs forgó mozgást kap. Amikor a tekercs kiindulási kinetikus energiáját teljes mértékben felhasználják a működéshez, akkor a tekercs elkezdi a tényleges helyzetét elérni. Tehát a tekercs leng a mágneses arénában, majd az alakváltozást megállapítják onnan, ahol a töltést mérni lehet. Tehát a készülék elve főként a tekercs elhajlásától függ, amely közvetlen kapcsolatban áll a rajta átfolyó töltés mennyiségével.
Ballisztikus galvánmérő felépítése
A ballisztikus galvanométer felépítése megegyezik a mozgó tekercses galvanométerrel, és két tulajdonságot tartalmaz, amelyek ezek a következők:
- A készülék csillapítatlan rezgésekkel rendelkezik
- Kivételesen minimális is elektromágneses csillapítás
A ballisztikus galvanométert rézhuzal tartalmazza, ahol átgördül a készülék nem vezető keretén. A galvanométerben található foszfor bronz leállítja a tekercset, amely a mágneses pólusok között van. A mágneses fluxus fokozása érdekében a vasmagot a tekercs belsejébe helyezzük.
A tekercs alsó része össze van kötve a rugóval, ahol a tekercs helyreállítási nyomatékát adja. Amikor a ballisztikus galvanométeren töltés áramlik, akkor a tekercs mozgást kap, és impulzust fejleszt. A tekercs impulzusa közvetlen kapcsolatban áll a töltés áramlásával. A pontos leolvasás a készülékben egy tekercs megvalósításával érhető el, amely megtartja a megnövekedett inerciális nyomatékot.
A tehetetlenségi pillanat azt jelenti, hogy a test szemben áll a szögmozgással. Ha a tekercsben megnő a tehetetlenségi nyomaték, akkor a rezgések nagyobbak lesznek. Tehát emiatt a pontos olvasás érhető el.
Részletes elmélet
A ballisztikus galvanométer részletes elmélete a következő egyenletekkel magyarázható. Az alábbi példa figyelembevételével az elmélet megismerhető.
Vegyünk egy téglalap alakú tekercset, amelynek „N” fordulata van, amelyet állandó mágneses térben tartanak. A tekercs hossza és szélessége „l” és „b”. Tehát a tekercs területe
A = l × b
Ha a tekercsen áram áramlik, akkor a nyomatékot fejlesztjük rajta. A. Nagysága nyomaték τ = NiBA adja
Tegyük fel, hogy az áram áramlása a tekercsen minden minimális időtartamra dt, és így az áram változása
τ dt = NiBA dt
Amikor a tekercsen áram folyik egy „t” másodpercig, akkor az érték a következőképpen jelenik meg
ʃ0tτ dt = NBA ʃ0tidt = NBAq
ahol ’q’ a tekercsen átfolyó töltés teljes összege. A tekercshez létező tehetetlenségi nyomaték „I”, a tekercs szögsebessége pedig „ω”. Az alábbi kifejezés adja meg a tekercs szögletét és lω. Hasonló a tekercsre gyakorolt nyomáshoz. A fenti két egyenlet szorzásával megkapjuk
lw = NBAq
Ezenkívül a tekercsen keresztüli kinetikus energia „ϴ” szögben elhajlik, és az alakváltozás helyreáll a rugó segítségével. Képviseli
A nyomatékérték visszaállítása = (1/2) cϴkét
Kinetikus energia értéke = (1/2) lwkét
Mivel a tekercs helyreállító nyomatéka hasonló az elhajláshoz
(1/2) cϴkét= (1/2) lwkét
cϴkét= lwkét
A tekercs periodikus rezgéseit az alábbiakban mutatjuk be
T = 2∏√ (l / c)
Tkét= (4∏kétl / c)
(Tkét/ 4∏két) = (l / c)
(cTkét/ 4∏két) = l
Végül, (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq
q = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
Tegyük fel, hogy k = [(ct) / NBA2∏
Ekkor q = k ϴ
Tehát a „k” a ballisztikus galvanométer állandó fogalma.
Galvanométer kalibrálása
A galvanométer kalibrálása az a megközelítés, amely szerint az eszköz állandó értékét néhány gyakorlati módszertan segítségével megismerjük. Itt van a ballisztikus galvanométer két módszere és ezek
- Keresztül a kondenzátor
- A kölcsönös induktivitás révén
Kalibrálás kondenzátorral
A ballisztikus galvanométer állandó értéke ismert a kondenzátor töltési és kisütési értékeivel. Az alábbi ballisztikus galvanométer diagram kondenzátor használata mutatja ennek a módszernek a felépítését.
Kalibrálás kondenzátor használatával
A konstrukciót ismeretlen „E” elektromotoros erő és „S” pólus kapcsoló tartalmazza. Amikor a kapcsoló csatlakozik a második terminálhoz, akkor a kondenzátor töltési helyzetbe mozog. Ugyanígy, amikor a kapcsoló csatlakozik az első kapocshoz, akkor a kondenzátor a galvanométerrel soros kapcsolatban álló „R” ellenállás segítségével kisülési helyzetbe kerül. Ez a kisülés a tekercsben a ’ϴ’ szögben elhajlást okoz. Az alábbi képlettel a galvanométer állandója megismerhető és az
Kq = (Q / ϴ1) = CE / ϴ1 radikononként coulombokban mérve.
Kalibrálás kölcsönös induktivitással
Ehhez a módszerhez primer és szekunder tekercsekre van szükség, és a galvanométerek állandóan kiszámítják a kölcsönös értéket induktivitás a tekercsek. Az első tekercs az ismert feszültségforráson keresztül kap feszültséget. A kölcsönös induktivitás miatt az áram fejlődése a második áramkör, és ezt felhasználják a galvanométer kalibrálásához.
Kalibrálás kölcsönös indukcióval
Ballisztikus galvanométer alkalmazások
Néhány alkalmazás:
- Vezérlő rendszerekben alkalmazzák
- Lézerkijelzőkben és lézergravírozásban használják
- Használt fotorezisztens mérések ismeretére a filmkamerák mérési módszerében.
Szóval, ez a ballisztikus galvanométer részletes koncepciójáról szól. Világosan elmagyarázza a készülék működését, felépítését, kalibrálását, alkalmazásait és diagramját. Fontosabb tudni azt is, hogy milyen típusok vannak a ballisztikus galvanométerben és ballisztikus galvanométer előnyei ?
